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IDLB: An SDN-Based Load-Balancing Routing Protocol for Autonomous Satellite Constellation Networks

Roth, Manuel M. H. und Brandt, Hartmut und Bischl, Hermann und Fernández Piñas, David und Acar, Guray (2025) IDLB: An SDN-Based Load-Balancing Routing Protocol for Autonomous Satellite Constellation Networks. International Journal of Satellite Communications and Networking. Wiley. doi: 10.1002/sat.70004. ISSN 1542-0973.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sat.70004

Kurzfassung

Routing in satellite constellation networks with intersatellite links has become an important aspect to enable broadband Internet access and to integrate into terrestrial networks. However, their dynamic characteristics and large physical size require specifically tailored solutions. To address these challenges, we propose and investigate a load-balanced routing protocol based on distributed software-defined networking. The approach relies on independent space-borne clusters with on-board controllers. Reduced signaling overhead is achieved by geographical intercluster routing algorithms. We evaluate the performance of the protocol in a custom-built system-level simulator, considering different architectures, design choices, and scenarios. Comprehensive comparisons with source-routed schemes and an upper benchmark demonstrate the viability of the solution. Notably, for the given scenario, the protocol can handle network loads of up to 15.0 Gbps before quality of service compliance falls below 95%. Compared with the 7.6 Gbps supported by source-routing, this represents an increase of 97.4%. This is achieved while maintaining an average routing convergence of 117.338 ms. The work provides valuable in-depth insights into the design of optimized routing protocols for satellite constellation networks.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/217054/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:IDLB: An SDN-Based Load-Balancing Routing Protocol for Autonomous Satellite Constellation Networks
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Roth, Manuel M. H.manuel.roth (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7878-1204NICHT SPEZIFIZIERT
Brandt, HartmutHartmut.Brandt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-6739-1798NICHT SPEZIFIZIERT
Bischl, HermannHermann.Bischl (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fernández Piñas, DavidDavid.FernandezPinas (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Acar, GurayGuray.Acar (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 September 2025
Erschienen in:International Journal of Satellite Communications and Networking
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/sat.70004
Verlag:Wiley
ISSN:1542-0973
Status:veröffentlicht
Stichwörter:distributed SDN, load-balancing, low Earth orbit, routing, satellite constellation networks
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
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DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Global Connectivity for People and Machines
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Satellitennetze
Hinterlegt von: Roth, Manuel
Hinterlegt am:02 Okt 2025 13:15
Letzte Änderung:15 Okt 2025 14:02

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